黑洞是甚麼?

黑洞是根據現代的物理理論和天文學理論，所預言的在宇宙空間中存在的一種天體區域。黑洞是由一個質量相當大的天體，在核能耗盡死亡後發生引力塌縮後形成。根據牛頓萬有引力定理,由於黑洞的第一宇宙速度過大連光也逃逸不出來,故名黑洞.在此區域內的萬有引力非常強大，任何物質都不可能從此區域內逃逸出去，甚至光線都被它強大的引力拉回，因此黑洞不會發光，不能用天文望遠鏡看到，是黑漆漆的天體，但天文學家可藉觀察黑洞周圍物質被吸引時的情況，找出黑洞位置。

目錄 [隱藏]
1 尺寸和質量
2 特性
3 分類
4 微黑洞
5 否認黑洞存在的一些觀點
6 請參看
7 外部連結



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尺寸和質量

質量達太陽10倍的黑洞之電腦模擬圖黑洞是由大約大於太陽質量的3.2倍的天體發生引力坍塌後形成的（小於1.4個太陽質量的恆星，會變成白矮星）。天文學的觀測表明，在很多星系的中心，包括銀河系，都存在超過太陽質量上億倍的超大質量黑洞。

根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞是可以預測的。他們發生於史瓦茲度量。這是由卡爾．史瓦茲於1915年發現的愛因斯坦方程的最簡單解。

根據史瓦茲解，如果一個重力天體的半徑小於一個特定的值，天體將會發生坍塌，這個半徑就叫做史瓦茲半徑。在這個半徑以下的天體，其間的時空彎曲得如此厲害，以至於其發射的所有射線，無論是來自什麼方向的，都將被吸引入這個天體的中心。因為相對論指出任何物質都不可能超越光速，在史瓦茲半徑以下的天體的任何物質——包括重力天體的組成物質——都將塌陷於中心部分。一個有理論上無限密度組成的點組成重力奇點（gravitational singularity）。由於在史瓦茲半徑內連光線都不能逃出黑洞，所以一個典型的黑洞確實是「黑」的。

史瓦茲半徑由下面式子給出：



G是萬有引力常數，M是天體的質量，c是光速。對於一個與地球質量相等的天體，其史瓦茲半徑只是9毫米。




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特性
目前公認的理論認為，黑洞只有三個物理量有意義：質量、電荷、角動量。也就是說：對於一個黑洞，一旦這三個物理量確定下來了，這個黑洞的特性也就唯一確定了，這稱為黑洞的無毛定理，或者三毛定理。

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分類
黑洞可以分為史瓦茲黑洞、帶電黑洞、科爾黑洞和科爾紐曼黑洞。 史瓦茲黑洞是這四種黑洞中最簡單的，科爾紐曼黑洞是帶電並且旋轉的黑洞。

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微黑洞
微黑洞是理論預言的一類黑洞，目前尚無證據支持微黑洞的存在。它們誕生於宇宙大爆炸初期，質量非常小，根據霍金的理論，黑洞質量越小，「蒸發」越快。因此如果存在微黑洞，那麼它們現在一定已經蒸發殆盡了。

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否認黑洞存在的一些觀點
量子力學方面的反駁：黑洞中心的奇點具有量子不穩定性，所以整個黑洞不可能穩定存在。
目前發現的黑洞是一些暗能量星：美國加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的天體物理學家喬治·錢普拉因等認為，目前發現的黑洞是一些暗能量星，真正意義上的黑洞是不存在的。
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請參看
物理學：了解更多物理學關於天體的理論
天文學
黑洞物理學時間表
天體：宇宙中存在各種天體
白洞
中子星
超大質量黑洞
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外部連結
Jilian的黑洞教程
超大質量黑洞
Schwarzschild 幾何
參考資料:
http://zh.wikipedia. org/wiki/%E9%BB%91%E 6%B4%9E
當一個巨大的恆星(質量是太陽質量的8倍以上)死亡時，恆星的殘骸可能會形成黑洞。而黑洞的形成是因為大質量的恆星在演化的未期都會發生超新星爆炸，引力的坍縮，大到連中子星這樣極為緊密的結構都支撐不住，星體就會繼續收縮下去，直到成為無法想像的緊密成為一點，這就是「黑洞」。黑洞所包含的物質緊密，產生的重力也強得無法想像，強到連光線都跑不出來，因此而得名。任何東西一旦掉到黑洞，便被分解、壓縮而成為黑洞的一部分。

而黑洞的概念是由愛因斯坦廣義相對論所推導出來的結論：一個核反應完全停止的星體，無力頂住萬有引力而坍縮；當原子被壓破時，就會變成白矮星，而恆星量較大時，則還會敲開原子核，變成擠成一團、密度更大百萬倍的中子星；如果坍縮的恆星質量更大時，則坍縮還會進行下去，所有物質會無可避免、永遠坍縮下去，所有質量將集中在一個沒有大小的「奇異點」(singularity)上。

奇異點周圍的重力也特別大，在某個範圍以內，重力龐大得連光線也逃不出去。這個連光線也逃不出去的面，稱為事相面（event horizon)。光線和任何物質都只能從事相面外部進入其內部，而無法從裡邊逸出。這個事相面的裡邊就是黑洞。黑洞是個極為單純的星體，只包括位於中央的奇異點和圍繞異點的事相面。事相面內除了奇異點之外，連一個原子也沒有。黑洞與黑洞之間的區別，只能從質量、自旋角度動量（spin angulaq momentum)及電荷三個性質來判斷。

黑洞不發光，就不可能發現它的存在的證據了！其實不然；例如當周圍的物質被吸引時，卻會透露出黑洞的存在。圍繞黑洞的雲氣會以極高的速度運動，若偵測到氣體圍繞著非常小的區域高速運動，我們便能推測該區域可能有個黑洞。而當物質被吸入黑洞時，因這些氣體由質子及電子的電漿組成，彼此摩擦而成高溫狀態，便會放出x及r射光，於是我們便可察覺黑洞的存在。
黑洞是否真的能吸進所有東西！
1998 哈伯發現圓盤環繞這巨大黑洞 (質量達三億個太陽)的黑洞，而圍繞它的是橢圓星系NGC 7052(位於狐狸座，距地球191,000,000光年 )，而造成這現象可能是古代星系碰撞之後所殘留的，而這個圓盤狀物體可能在幾十億年級將被黑洞所吞噬。
離中心 186光年的圓盤就像是一個轉動中的巨大旋轉木馬，速率可達時速 341,000英里（每秒 155公里），快速的旋轉提供給我們測量黑洞對氣體萬有引力大小的重要指標。雖然黑洞質量有太陽的三億倍，但其比重只佔NGC 7052星系總質量的百分之0.05，但這個圓盤還是比它輕了一百多倍，而它所擁有的原料還可以形成三百萬顆像太陽的質量，

圓盤中央較亮的部分是一星球的大集團，而它支付黑洞周圍強大的重力，黑洞和圓盤並無相同的起源，有可能是圓盤是在黑洞形成之後，因星系與鄰近較小的星系碰撞後形成的 。
Massive Black Holes Dwell In Most Galaxies, According To Hubble Census
根據哈伯太空望遠鏡的觀測，天文學家得知系外星系NGC3377等的中心有巨大黑洞存在。再者，距離地球1，600萬光年，NGC4486B有2個中心核(超大黑洞)，兩個黑洞可能構成雙星系。 圖右上半人馬座A星系，星系最大的特徵是有一個巨大的塵埃道(紫色)，把它一分為二。
黑洞作為一個發展終極，必然引致另一個終極，就是白洞。其實膨脹的大爆發宇宙論中，早就碰到了原初火球的奇點問題，這個問題其實一直困擾著科學家們。這個奇點的最大質量與密度和黑洞的奇點是相似的，但他們的活動機制卻恰恰相反。高能量超密物質的發現，顯示黑洞存在的可能，自然也顯示白洞存在的可能。如果宇宙物質按不同的路徑和時間走到終極，那麼也可能按不同的時間和路徑從原始出發，亦即在大爆發之初的大白洞發生後，仍可能出現小爆發小白洞。而且，流入黑洞的物質命運究竟如何呢？是永遠累積在無窮小的奇點中，直到宇宙毀滅，還是在另一個宇宙湧出呢？如果黑洞從有到無，那白洞就應從無到有。６０年代的蘇聯科學家開始提出白洞的概念，科學家做了很多工作，但這概念不像黑洞這麼通行，看來白洞似乎更虛幻了。問題是我們已經對引力場較為熟悉，從恆星、星系演化為黑洞有數理可循，但白洞靠什麼來觸發，目前卻依然茫然無緒。無論如何宇宙至少觸發過一次，所以白洞的研究顯然與宇宙起源的研究更有密切的關係，因而白洞學說通常與宇宙學及結合起來。人們努力的方向不在於黑白洞相對的哲學辯論，而在於它的物理機制問題。從現有狀態去推求終末，總容易些，相反的從現有狀態去探索原始，難免茫無頭緒。
參考資料:
wiki

黑洞是甚麼？它是怎樣形成的？黑洞是一類密度極高的星體。由於它周圍存在巨大的引力場，所有經過附近的物質均被吸進去，即使光也不能逃脫，同樣，處於黑洞裡的物體也不能逃出黑洞。我們知道，地球上的物體若獲得很大的初始速度，便可脫離地球的引力而飛到太空，如果初始速度足夠大，還可以脫離太陽的引力而逃出太陽系，而人類用火箭發射衛星或太空船便是利用了此原理。物體逃離地球的最小初始速度是由地球的質量和半徑決定的，如果地球被壓縮成一個很小的球，當其半徑小於某一臨界值時，對周圍物體的引力便會變得非常之大，即使光這種在宇宙中傳播速度最快的波動也會被地球吸住而不得逃走，這時地球便變成了一個黑洞。按照恆星演化理論，黑洞是恆星演化的最後階段，即是「死亡」了的恆星。由於黑洞不會放射出物質或輻射，我們不能直接觀察到黑洞。但是黑洞可以與鄰近的恆星構成雙星系統，從地球上看來，那可見的恆星 (伴星) 便好像是與一個看不見的天體不停地大跳華爾滋 (見圖)，從它運動的程度可推算出那看不見天體的質量，如果那天體的質量非常龐大，便很有可能是一個黑洞。此外，黑洞的巨大引力使伴星的氣體物質以螺旋軌道衝進黑洞，由於被急速壓縮，物質的溫度變得很高，Χ射線和伽瑪射線而產生，在地球上觀察這些射線，便可找到黑洞存在的證據。

甚麼是黑洞
黑洞是一個時空的黑暗區，由一些質量頗大的星體經重力塌縮後所剩餘的東西，是一個重力極大的天體。視界內任何物質都不能從裡面跑來，甚至是光都不例外，所以是一顆渿黑的天體，因而得名為黑洞。因為無法從可見光這途徑看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物質所釋放的輻射來確定它們的存在。
黑洞


黑洞的形成
當一顆質量相當大的星體的核能耗盡後（巨大的恆星：質量是太陽質量的八倍以上）死亡時，恆星的殘骸可能會形成黑洞。而黑洞的形成是因為大質量的恆星在演化的未期都會發生超新星爆炸，沒有輻射壓力去抵抗重力，平衡態不再存在，這星體將全面塌縮，成為中子星。若其中子星的總質量大於三倍太陽的質量，那麼連中子簡併氣體壓力也不能平衡重力，星體將塌縮至它的重力半徑範圍之內。這時，引力之大足以使一切粒子，都被引回星體本身，不能逃脫。


黑洞的界限
當一個黑洞形成後，塌縮還會進行下去，所有物質會無可避免，所有質量將集中在一個非常細小的質點，稱為奇點。黑洞的表面層稱為事件穹界。而這表面層和中心奇點的距離就是史瓦半徑。任何物質要從黑洞的史瓦半徑跑到外面去，它的逃離速度便要大於光速。但根據狹義相對論，光速是速度的極限。重力龐大得連光線也逃不出去，這個連光線也逃不出去的面，稱為事相面。光線和任何物質都只能從事相面外部進入其內部，而無法從裡邊逸出。這個事相面的裡邊就是黑洞。


探索的黑洞
黑洞不發光，所以是不可能用天文望遠鏡規測得到的。但根據理論，當周圍的物質被吸引時，就會透露出黑洞的存在。如果一對雙星中的伴星是黑洞，那麼主星的物質被吸引向黑洞而形成一個吸積環。當吸積環的物質被吸入黑洞時，因摩擦而引起高溫，而放出Ｘ光線。於是我們就能將重點放於Ｘ射線密近雙星上。

如果你接近黑洞的中心，黑洞的引力效應——「潮汐力」，會把任何物體撕碎，這過程稱為意大利粉化。

會通去邊?
正常來說是不能通到其他地方的，只會墜入黑洞奇點，成為黑洞的一部分。

但亦有人認為墜入黑洞後會穿過蟲洞（又稱灰道）並由稱為「白洞」的地方出來。
簡單的來說，白洞可以說是時間呈現反轉的黑洞。
進入黑洞的物質，最後應會從白洞出來，出現在另外一個宇宙。
由於具有和「黑」洞完全相反的性質，所以叫做「白」洞。
目前天文學家已經實際找到黑洞，但白洞並未真正發現，還只是個理論上的名詞。
所以白洞的存在性還有待商確…

天體區域 lor

甚麼是黑洞?
黑洞是一個時空的黑暗區，由一些質量頗大的星體經重力塌縮後所剩餘的東西，是一個重力極大的天體。視界內任何物質都不能從裡面跑來，甚至是光都不例外，所以是一顆渿黑的天體，因而得名為黑洞。因為無法從可見光這途徑看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物質所釋放的輻射來確定它們的存在。

黑洞的形成
當一顆質量相當大的星體的核能耗盡後（巨大的恆星：質量是太陽質量的八倍以上）死亡時，恆星的殘骸可能會形成黑洞。而黑洞的形成是因為大質量的恆星在演化的未期都會發生超新星爆炸，沒有輻射壓力去抵抗重力，平衡態不再存在，這星體將全面塌縮，成為中子星。若其中子星的總質量大於三倍太陽的質量，那麼連中子簡併氣體壓力也不能平衡重力，星體將塌縮至它的重力半徑範圍之內。這時，引力之大足以使一切粒子，都被引回星體本身，不能逃脫。

探索的黑洞
黑洞不發光，所以是不可能用天文望遠鏡規測得到的。但根據理論，當周圍的物質被吸引時，就會透露出黑洞的存在。如果一對雙星中的伴星是黑洞，那麼主星的物質被吸引向黑洞而形成一個吸積環。當吸積環的物質被吸入黑洞時，因摩擦而引起高溫，而放出Ｘ光線。於是我們就能將重點放於Ｘ射線密近雙星上。

甚麼是黑洞
黑洞是一個時空的黑暗區，由一些質量頗大的星體經重力塌縮後所剩餘的東西，是一個重力極大的天體。視界內任何物質都不能從裡面跑來，甚至是光都不例外，所以是一顆渿黑的天體，因而得名為黑洞。因為無法從可見光這途徑看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物質所釋放的輻射來確定它們的存在。
黑洞


黑洞的形成
當一顆質量相當大的星體的核能耗盡後（巨大的恆星：質量是太陽質量的八倍以上）死亡時，恆星的殘骸可能會形成黑洞。而黑洞的形成是因為大質量的恆星在演化的未期都會發生超新星爆炸，沒有輻射壓力去抵抗重力，平衡態不再存在，這星體將全面塌縮，成為中子星。若其中子星的總質量大於三倍太陽的質量，那麼連中子簡併氣體壓力也不能平衡重力，星體將塌縮至它的重力半徑範圍之內。這時，引力之大足以使一切粒子，都被引回星體本身，不能逃脫。


黑洞的界限
當一個黑洞形成後，塌縮還會進行下去，所有物質會無可避免，所有質量將集中在一個非常細小的質點，稱為奇點。黑洞的表面層稱為事件穹界。而這表面層和中心奇點的距離就是史瓦半徑。任何物質要從黑洞的史瓦半徑跑到外面去，它的逃離速度便要大於光速。但根據狹義相對論，光速是速度的極限。重力龐大得連光線也逃不出去，這個連光線也逃不出去的面，稱為事相面。光線和任何物質都只能從事相面外部進入其內部，而無法從裡邊逸出。這個事相面的裡邊就是黑洞。


探索的黑洞
黑洞不發光，所以是不可能用天文望遠鏡規測得到的。但根據理論，當周圍的物質被吸引時，就會透露出黑洞的存在。如果一對雙星中的伴星是黑洞，那麼主星的物質被吸引向黑洞而形成一個吸積環。當吸積環的物質被吸入黑洞時，因摩擦而引起高溫，而放出Ｘ光線。於是我們就能將重點放於Ｘ射線密近雙星上。


黑洞是一類密度極高的星體。由於它周圍存在巨大的引力場，所有經過附近的物質均被吸進去，即使光也不能逃脫，同樣，處於黑洞裡的物體也不能逃出黑洞。我們知道，地球上的物體若獲得很大的初始速度，便可脫離地球的引力而飛到太空，如果初始速度足夠大，還可以脫離太陽的引力而逃出太陽系，而人類用火箭發射衛星或太空船便是利用了此原理。物體逃離地球的最小初始速度是由地球的質量和半徑決定的，如果地球被壓縮成一個很小的球，當其半徑小於某一臨界值時，對周圍物體的引力便會變得非常之大，即使光這種在宇宙中傳播速度最快的波動也會被地球吸住而不得逃走，這時地球便變成了一個黑洞。

按照恆星演化理論，黑洞是恆星演化的最後階段，即是「死亡」了的恆星。由於黑洞不會放射出物質或輻射，我們不能直接觀察到黑洞。但是黑洞可以與鄰近的恆星構成雙星系統，從地球上看來，那可見的恆星 (伴星) 便好像是與一個看不見的天體不停地大跳華爾滋 (見圖)，從它運動的程度可推算出那看不見天體的質量，如果那天體的質量非常龐大，便很有可能是一個黑洞。此外，黑洞的巨大引力使伴星的氣體物質以螺旋軌道衝進黑洞，由於被急速壓縮，物質的溫度變得很高，Χ射線和伽瑪射線從而產生，在地球上觀察這些射線，便可找到黑洞存在的證據。

2007-06-19 18:52:16 補充：
一個光亮的恆星為什麼會變成黑洞？答案是恆星衰老了。恆星的成份多為氫氣，也就是讓興登堡號這樣的飛船飄浮不墜的輕質物質。氫就是讓恆星發光的燃料。每個恆星的內部都在進行核融合反應，有點像連續引爆氫彈那樣，將氫氣轉化為能量：光與熱。恆星在「燃燒」氫氣時，必得面對一場拉鋸戰：一方面恆星內部的熱壓力會促使恆星擴張，就像把氣球吹大那樣：另一方面，恆星本身重力的拉扯力又促使恆星縮回來。因此恆星在發熱時，這場拉鋸戰是陷於膠著狀態的，恆星的大小也不會起變化。但一旦核反應停止，恆星就得對重力讓步，因而整個崩潰下來，就像氣球洩了氣一樣。

2007-06-19 18:53:09 補充：
不過恆星年紀一大就開始變冷。由於沒有了熱能，這個老邁的龐然大物無法產生足夠的內部壓力以抵抗重力的收縮，因此開始崩潰並縮小。但恆星雖然在縮小，卻沒有損失任何物質;氫仍舊在，只是被極力壓縮而已。這意味著恆星所有的質量都向中心趨進許多，也就是將重力集中於一個小地方。小型的恆星會縮小成所謂的「白矮星」，與地球大小相當，但已停止核融合的恆星。較大的恆星則在一抹耀眼的華光，所謂的「超新星」爆炸中自我毀滅殆盡，原來的質量幾乎被轟得一點不剩。

2007-06-19 18:54:08 補充：
但如果恆星的剩餘質量夠大(約達我們的太陽質量的一點四倍)那麼這些僅存的物質可能會變成黑洞。以下圖為例，這個恆星被壓縮到直徑只有一英哩。此時表面上的重力強得連它自己的光都無法逃脫。那個天體還在原地，再也看不到它了。任何接近它的物體都會被吸進去，然後消逝在「黑洞」中。

2007-06-19 18:54:09 補充：
但如果恆星的剩餘質量夠大(約達我們的太陽質量的一點四倍)那麼這些僅存的物質可能會變成黑洞。以下圖為例，這個恆星被壓縮到直徑只有一英哩。此時表面上的重力強得連它自己的光都無法逃脫。那個天體還在原地，再也看不到它了。任何接近它的物體都會被吸進去，然後消逝在「黑洞」中。

2007-06-19 18:54:40 補充：
依照愛因斯坦的相對論，重力會使時間慢下來。因此當我們接近黑洞的時候，由於受到極強的重力效應，時間確實會緩慢下來，甚至有可能在我們接近到黑洞某個範圍內，當經過一秒鐘時，外界已過了100年。

2007-06-19 18:55:22 補充：
若把時鐘放在重力微弱的地方(例如地球)是很難(但仍可以辦到)測出重力對時間的影響的。但若把時鐘放在重力強大，如黑洞之處，則立刻可見到重力對時間產生的影響，至於影響之大小又依觀察者位置之不同而有ㄕP。對於掉入黑洞中的太空旅行者而言，重力增大會使他對事物的認知加快;他會覺得他被黑洞吸了進去，一下子就到了「底」。但對位於遠方，不受黑洞影響的觀察者而言，看到的情形與此恰好相反。在他們的眼中，那位不幸的太空人似乎動得很慢，而且好像越接近黑洞，就移動得越緩慢。

2007-06-19 18:55:44 補充：
原因是，根據相對論的預測，黑洞的強大重力會使時間延緩下來，所以那個太空人似乎永遠都還沒掉落到底。在最底下的地方?所有的質量和能量都被濃縮為極小的點?空間消失了，時間也停止了。黑洞內應用於外界的一切物理定律都宣告終止，因此我們無從得知黑洞裡到底是何種光景。 有一位學家〈史瓦西〉算出一個範圍，再範圍之內的時間和各種物理現象都和外面不同，例如：時間較慢、重力較大。因為是史瓦西算出來的，所以稱為史瓦西半徑界面，又稱事像地平面。

2007-06-19 18:56:02 補充：
事像地平面指的是黑洞內時間與外界是完全不同的狀態由於光被重力所牽引,在黑洞裡的時間一分鐘或許等於外界的數十年好比說妳現在被吸入黑洞內,妳在裡面一分鐘後就會被擠縮壓毀可是或許在幾秒後妳看到了有其他人也被吸入黑洞內,但這其實是數十年後被吸入的...